体验Linux USB 驱动

目录

一、USB OTG

二、I.MX6ULL USB 接口简介

硬件原理图

1、USB HUB 原理图

2 、USB OTG 原理图

三、使能驱动

1、打开 HID 驱动

2、 使能 USB 键盘和鼠标驱动

3 、使能 Linux 内核中的 SCSI 协议

 4、使能 U 盘驱动

四、测试u盘

五、 Linux 内核自带 USB OTG

---

        USB 是很常用的接口，目前大多数的设备都是 USB 接口的，比如鼠标、键盘、 USB 摄像
头等，我们在实际开发中也常常遇到 USB 接口的设备，来学习一下如何使能 Linux内核自带的 USB 驱动

一、USB OTG

        USB 分为 HOST(主机)和从机(或 DEVICE)，有些设备可能有时候需要做HOST，有时候又需要做 DEVICE，配两个 USB 口当然可以实现，但是太浪费资源了。如果一个 USB 接口既可以做 HOST 又可以做 DEVICE 那就太好了，使用起来就方便很多。为此， USBOTG 应运而生， OTG 是 On-The-Go 的缩写，支持 USB OTG 功能的 USB 接口既可以做 HOST，也可以做 DEVICE。Mini USB 插头有 5 根线，其中一条就是 ID 线。 ID 线的高低电平表示 USB 口工作在 HOST 还是 DEVICE 模式：
ID=1： OTG 设备工作在从机模式。
ID=0： OTG 设备工作在主机模式。

二、I.MX6ULL USB 接口简介

        I.MX6ULL 内部集成了两个独立的 USB 控制器，这两个 USB 控制器都支持 OTG 功能。
I.MX6ULL 内部 USB 控制器特性如下：
①、有两个 USB2.0 控制器内核分别为 Core0 和 Core1，这两个 Core 分别连接到 OTG1 和OTG2。
②、两个 USB2.0 控制器都支持 HS、 FS 和 LS 模式，不管是主机还是从机模式都支持HS/FS/LS，硬件支持 OTG 信号、会话请求协议和主机协商协议，支持 8 个双向端点。
③、支持低功耗模式，本地或远端可以唤醒。
④、每个控制器都有一个 DMA

        每个 USB 控制器都有两个模式：正常模式(normal mode)和低功耗模式(low power mode)。
每个 USB OTG 控制器都可以运行在高速模式(HS 480Mbps)、全速模式(LS 12Mbps)和低速模式
(1.5Mbps)。正常模式下每个 OTG 控制器都可以工作在主机(HOST)或从机(DEVICE)模式下，每
个 USB 控制器都有其对应的接口。低功耗模式顾名思义就是为了节省功耗， USB2.0 协议中要
求，设备在上行端口检测到空闲状态以后就可以进入挂起状态。在从机(DEVICE)模式下，端口
停止活动 3ms 以后 OTG 控制器内核进入挂起状态。

硬件原理图

1、USB HUB 原理图

 I.MX6ULL 的 USB OTG2 扩展成了 4 路 HOST 接口，其中一路供 4G 模块使用，因此就剩下了三个通用的 USB A 插座，U10 就是 USB HUB 芯片 GL850G， GL850G 是一款符合 USB2.0 标准的 USB HUB 芯片，支持一拖四扩展，可以将一路 USB 扩展为 4 路 USB HOST 接口

2 、USB OTG 原理图

         开发板上还有一路 USB OTG 接口，使用 I.MX6ULL 的 USB OTG1 接口。此路 USB OTG 既可以作为主机(HOST)，也可以作为从机(DEVICE)，从而实现完整的 OTG 功能，左侧的为 Mini USB 插座，当 OTG 作为从机(DEVICE)的时候 USB 线接入此接口。右侧为 USB A 插座，当 OTG 作为主机的时候将 USB 设备插入到此接口中，另外开发板上集成了一个 USB HOST 接口

        主机(HOST)模式： 主机模式下必须将 Mini USB 线拔出来，将 USB 设备连接到对应的USB HOST 接口上。 Mini USB 线拔出来以后 USB_OTG_VBUS 就没有电压了，此时 USB_OTG1_ID线就被 R31 这个 100K 电阻下拉到地，因此 USB_OTG1_ID 线的电压就为 0，当 ID 线为 0 的时候就表示 OTG 工作在主机模式。

         从机(DEVICE)模式： USB_OTG_VBUS 是 Mini USB 的电源线，只有插入Mini USB 线以后 USB_OTG_VBUS 才有效(5V)。插入 Mini USB 线就表示开发板此时要做从机(此时不考虑接 OTG 线的情况)， USB_OTG_VBUS 就是电脑供的 5V 电压，由于分压电阻 R111和 R31 的作用，此时 USB_OTG1_ID 的电压就是 4.5V 左右，很明显这一个高电平。当 ID 线为高的时候就表示 OTG 工作在从机模式

三、使能驱动

NXP 官方的 Linux 内核默认已经使能了 USB 键盘鼠标和  U 盘驱动

1、打开 HID 驱动

-> Device Drivers
      -> HID support

                -> HID bus support (HID [=y])
                        -> <*> Generic HID driver

2、 使能 USB 键盘和鼠标驱动

-> Device Drivers
        -> HID support
                -> USB HID support
                        -> <*> USB HID transport layer

3 、使能 Linux 内核中的 SCSI 协议

-> Device Drivers
        -> SCSI device support
                -> <*> SCSI disk support

 4、使能 U 盘驱动

-> Device Drivers
        -> USB support (USB_SUPPORT [=y])
                -> Support for Host-side USB (USB [=y])
                        -> <*> USB Mass Storage support

 注意 U 盘要为 FAT32 格式的！NTFS 和 exFAT 由于版权问题所以在 Linux下支持的不完善，操作的话可能会有问题，比如只能读，不能写或者无法识别等

编译内核用新的zImage和设备树启动开发板

四、测试u盘

插上u盘在开发版就会打印下面信息

进入dev目录就能看到这个目录

 

 /dev/sda 是整个 U盘， /dev/sda1 是 U 盘的第一个分区，我们一般使用 U 盘的时候都是只有一个分区。要想访问 U盘我们需要先对 U 盘进行挂载，理论上挂载到任意一个目录下都可以，这里我创建一个/mnt/usb_disk 目录，然后将 U 盘挂载到/mnt/usb_disk 目录下，命令如下

mkdir /mnt/usb_disk -p //创建目录
mount /dev/sda1 /mnt/usb_disk/ -t vfat -o iocharset=utf8 //挂载

-t 指定挂载所使用的文件系统类型，这里设置为 vfat，也就是 FAT 文件系统，“-o iocharset”设置硬盘编码格式为 utf8，否则的话 U 盘里面的中文会显示乱码 

 上图可以看到，挂载成功以后进入到/mnt/usb_disk 目录下能读能写

至此 U 盘就能正常读写操作了，直接对/mnt/usb_disk 目录进行操作就行了。如果要拔出 U盘要执行一个 sync 命令进行同步，然后在使用 unmount 进行 U 盘卸载，命令如下所示：

sync //同步
cd / //如果处于/mnt/usb_disk 目录先退出来，否则卸载的提示设备忙，导致卸载失败
umount /mnt/usb_disk //卸载

五、 Linux 内核自带 USB OTG

        这里因为开发板为了在板子上集成 OTG 的主机和从机接口对 ID 线做了修改，需要修改 ID 引脚的电气属性

        查阅原理图可以知道， USB OTG1 的 ID 引脚连接到了 I.MX6ULL 的 GPIO1_IO00 这个引
脚上， USB OTG 默认工作在主机(HOST)模式下，因此 ID 线应该是低电平。这里需要修改设备树中 GPIO1_IO00 这个引脚的电气属性，将其设置为默认下拉

 MX6UL_PAD_GPIO1_IO00__ANATOP_OTG1_ID 0x13058

就是将 GPIO1_IO00 复用为 OTG1 ID，并且设置电气属性为 0X13058，默认下拉，设备树修改好以后重新编译并用新的设备树启动系统，系统重启成功以后就可以正常使用 USB OTG1 接口， OTG 既可以做主机，也可以做从机，做主机的话测试，直接在开发板的 OTG HOST 接口上插入 USB 鼠标键盘、 U 盘等设备。